Колонковое долото Советский патент 1992 года по МПК E21B10/02 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к породоразруша- ющему инструменту для бурения скважин с отбором керна.

Известны колонковые долота, содержащие корпус со вставными сменными резцами, закрепляемыми с помощью штифтов, размещаемых в сквозных отверстиях.

Недостатком известных устройств является то, что вставные сменные резцы размещены в диаметральной плоскости корпуса, из-за чего снижаются производительность бурения, проходка на долото и процент выхода керна.

Известно также колонковое долото, содержащее корпус с промывочными каналами и рабочую головку с кернообразующими и скважинообразующими резцами, установленными в пазах рабочей головки корпуса по винтовой линии.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы вследствие разрушения керна вставками из калибрующих керн элементов долота и самих вставок слагающими забой горными породами высокой прочности.

Целью изобретения является повышение эффективности работы долота при одновременном повышении надежности крепления резцов.

Поставленная цель достигается тем, что в колонковом долоте, содержащем корпус с промывочными каналами и рабочую головку с кернообразующими и скважинообразующими резцами, установленными в пазах рабочей головки корпуса по винтовой линии, резцы выполнены в виде дугообразных iOs СЛ (А)

5

t

торов с хвостовиками с радиальными отверстиями и алмазосодержащим слоем на рабочем торце, а пазы рабочей головки корпуса выполнены дугообразными соответствен но хвостовикам сектором, п ри этом на наружной боковой поверхности корпуса выполнены резьбовые отверстия, совпадающие с отверстиями хвостовиков, а между стенками паза и хвостовика размещены упругие прокладки, причем фиксация секторов в рабочей головке осуществляется резьбовым элементом, размещенным в резьбовых отверстиях корпуса и хвостовика; сектора установлены поочередно на наружной и внутренней сторонах торца рабочей головки и расположены по однотипным логарифмическим спиралям, направленным от оси долота в сторону вращения; алмазосодержащие торцы сква- жино- и кернообразующих секторов в попе- речном сечении рабочей головки расположены под углом друг к другу. При этом повышается эффективность работы долота и путем рационального размещения на торце надежно закрепляются вставные резцы в рабочей головке.

На фиг. 1 изображено предлагаемое колонковое долото, вид снизу; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - фрагмент долота с нанесением логарифмических спиралей, вид снизу; на фиг. 4 - вид по стрелке Б на фиг. 3; на фиг. 5 - вид по стрелке В на фиг. 3; на фиг. 6 - схема размещения резца в выемке.

Колонковое долото содержит корпус 1 с рабочей головкой 2 и промывочными каналами 3 в ней, Торец рабочей головки 2 выполнен в сечении в виде равнобедренного треугольника вершиной вниз. Перпендикулярно граням торца в теле рабочей головки 2 выфрезерованы дугообразные выемки 4, размещенные вдоль кривых, так называемых, логарифмических спиралей, определяемых в полярных координатах зависимостью Р Ро е начальная точка которых совмещена с осью рабочей головки 2 (фиг. 3) и направленных в сторону вращения долота при бурении. В выемках 4 размещены дугообразные вставные резцы 5 с алмазосодержащим слоем 6 и упругие прокладки 7, упирающиеся верхним торцом в дно выемки 4. В качестве вставных резцов можно использовать части алмазных коронок, распиленных вдоль образующих в районе промывочных каналов. Во вставных резцах 5, прокладках 7 и теле рабочей головки 2 просверлены отверстия, причем в теле головки 2 и прокладках 7 - резьбовые, посредством которых и винтов 8

резцы 5 закреплены в теле рабочей головки 2. Упругие прокладки могут быть, например, из пружинной стали дугообразными с радиусом дуги, меньшим или большим, чем радиус дуги вставного резца 5. Предпочтительно, чтобы наружные прокладки 7 имели меньший радиус, чем радиус наружной стенки резца 5, а внутренние - больший, чем радиус внутренней стенки резца 5. Торец рабо0 чей головки 2 имеет в сечении вдоль образующей треугольную форму с вершиной, образующей кольцевую грань 9, делящую торец на кернообразующую 10 и скважинообразующую 11 части, Рабочие

5 торцы резцов 5, выполненных в плане прямоугольными, располагаются параллельно соответствующим частям,вследствие чего скважино- и кернообразующие резцы 5 располагаются под углом друг к другу, соответ0 ствующим углу при вершине грани 9. При этом промывочные каналы 3 в основном выведены на скважинообразующую часть торца рабочей головки 2.

Колонковое долото работает следую5 щим образом.

Перед бурением осматривают алмазосодержащий слой 6 каждого вставного резца 5 и при необходимости заменяют изношенные резцы 5, вывинчивая винты 8,

0 извлекая их и вставляя новые, и свинчивают долото с колонковым снарядом. При бурении резцы 5, расположенные по спиральным линиям, способствуют улучшению условий разрушения горных пород, а при

5 проходке перемежающихся по твердости или трещиноватых пород под действием упругих прокладок могут совершать колебания вдоль оси винта 8 и в пределах упругости тела резцов 5 - вокруг нее. При этом

0 предотвращаются сколы алмазосодержащего слоя 6. Выбуренный шлам заносится резцами 5, работающими как лопасти, в полость керноприемной трубы. Упругие прокладки 7, выполненные с резьбовыми

5 отверстиями, предотвращают саморазвинчивание винтов 8 в процессе бурения. Буровой раствор поступает к забою через каналы 3 и в большинстве своем выходит в затруб- ное пространство между резцами 5, отсека0 емый от керноприемной полости гранью 9, чем достигается снижение вредного влияния раствора на керн и повышается эффективность его воздействия на забой, благодаря чему улучшаются условия разру5 шения горных пород.

После заполнения керноприемной трубы колонковый снаряд извлекают из скважины. Колонковое долото при этом осматривают, меняют изношенные резцы 5 и цикл бурения повторяют.

Формула изобретения 1. Колонковое долото, содержащее корпус с промывочными каналами и рабочую головку с кернообразующими и скважино- образующими резцами, установленными в пазах рабочей головки корпуса по винтовой линии, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы долота при одновременном повышении надежности крепления резцов, резцы выполнены в виде дугообразных секторов с хвостовиками с радиальными отверстиями и алмазосодержащим слоем на рабочем торца, а пазы рабочей головки корпуса выполнены дугообразными соответственно хвостовикам секторов, при этом на наружной боковой поверхности корпуса выполнены резьбовые отверстия, совпадающие с отверстиями хвостовиков, между стенками паза и хвостовика размещены упругие прокладки, причем фиксация секторов в рабочей головке осуществляется резьбовым элементом, разме- щенным в резьбовых отверстиях корпуса и хвостовика.

2.Долото по п. 1,отличающееся тем, что сектора установлены поочередно на наружной и внутренней сторонах торца рабочей головки и расположены по однотипным логарифмическим спиралям, направленным от оси долота в сторону вращения.

3.Долото по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что алмазосодержащие торцы

скважино- и кернообразующих секторов в поперечном сечении рабочей головки расположены под углом друг к другу.

Использование: бурение скважин с отбором керна. Сущность изобретения: колон- ковое долото содержит корпус с промывочными каналами и рабочую головку с дугообразными пазами. В пазах хвостовиками установлены дугообразные скважино- и кернообразующие резцы. В хвостовиках выполнены радиальные отверстия. Между стенкой паза и хвостовиком размещена упругая прокладка. На боковой поверхности корпуса выполнены резьбовые отверстия, которые совпадают с отверстиями хвостовиков. Резцы крепятся в рабочей головке резьбовыми элементами, которые размещены в отверстиях корпуса и хвостовиков. Резцы установлены поочередно на внутренней и наружной стороне торца рабочей головки и расположены по однотипным логарифмическим спиралям. Торцы скважино- и кернооб- разующих резцов в поперечном сечении рабочей головки расположены под- углом друг к другу. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Фиг.З

Вид Б

ФигЛ

ВидВ

Фаг.. 5

I